JPH08222236A - 電池用セパレータ - Google Patents
電池用セパレータInfo
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は優れた耐溶融炭酸塩性を備え
た新規な電池用セパレータを提供することにある。 【構成】 本発明はステンレス鋼板１の表面に、前駆体
セラミックスポリマと無機質充填剤とからなる塗料を塗
布し焼き付けてなるセラミックス層２を形成してなるこ
とを特徴としている。
た新規な電池用セパレータを提供することにある。 【構成】 本発明はステンレス鋼板１の表面に、前駆体
セラミックスポリマと無機質充填剤とからなる塗料を塗
布し焼き付けてなるセラミックス層２を形成してなるこ
とを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池用セパレータに係
り、特に耐溶融炭酸塩性に優れた電池用セパレータに関
するものである。
り、特に耐溶融炭酸塩性に優れた電池用セパレータに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は高いエネルギ変換効率と良好
な環境保全性を有することから、次期発電システムとし
て期待され、この研究開発が強力に推進されている。特
に６５０℃前後の高温で運転される溶融炭酸塩型燃料電
池は、高効率複合発電システムとしてその実用化の期待
が大きい。
な環境保全性を有することから、次期発電システムとし
て期待され、この研究開発が強力に推進されている。特
に６５０℃前後の高温で運転される溶融炭酸塩型燃料電
池は、高効率複合発電システムとしてその実用化の期待
が大きい。
【０００３】この溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質媒体
をアノードとカソードで挟んだセルを、アノードガス流
路とカソードガス流路を形成するセパレータを介して多
段に積層してなり、アノードに燃料ガスを、カソードに
酸化ガスを供給して発電するものである。そして、この
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質媒体として腐食性の強
いアルカリ炭酸塩を用いるため、電池構成金属部材の腐
食が問題となっている。特に、溶融炭酸塩と接するセパ
レータは腐食が著しく、耐食材料あるいは腐食抑制法の
開発が必要となっている。
をアノードとカソードで挟んだセルを、アノードガス流
路とカソードガス流路を形成するセパレータを介して多
段に積層してなり、アノードに燃料ガスを、カソードに
酸化ガスを供給して発電するものである。そして、この
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質媒体として腐食性の強
いアルカリ炭酸塩を用いるため、電池構成金属部材の腐
食が問題となっている。特に、溶融炭酸塩と接するセパ
レータは腐食が著しく、耐食材料あるいは腐食抑制法の
開発が必要となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のセパ
レータ材料としては高温強度の高いステンレス鋼や、耐
溶融炭酸塩性及び耐熱性に優れた純Ｎｉ、純Ｃｒ、純Ｃ
ｕ等が用いられてきたが、一般のステンレス鋼では耐食
性が純Ｎｉ、純Ｃｒよりも劣り、例えば、４年間の定期
点検まで耐用することが困難である。また、耐食性に優
れた純Ｎｉ、純Ｃｒは高温強度が劣り、しかも希少金属
であるため、多量に使用される電池用セパレータ材料と
しては不向きである。さらに純銅も耐食性に優れるもの
の６００℃〜７５０℃の温度域における高温強度が低い
ため、実用化は難しいといった欠点がった。
レータ材料としては高温強度の高いステンレス鋼や、耐
溶融炭酸塩性及び耐熱性に優れた純Ｎｉ、純Ｃｒ、純Ｃ
ｕ等が用いられてきたが、一般のステンレス鋼では耐食
性が純Ｎｉ、純Ｃｒよりも劣り、例えば、４年間の定期
点検まで耐用することが困難である。また、耐食性に優
れた純Ｎｉ、純Ｃｒは高温強度が劣り、しかも希少金属
であるため、多量に使用される電池用セパレータ材料と
しては不向きである。さらに純銅も耐食性に優れるもの
の６００℃〜７５０℃の温度域における高温強度が低い
ため、実用化は難しいといった欠点がった。
【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決するため
に案出されたものであり、その目的は耐熱性と共に、優
れた耐溶融炭酸塩性を備えた新規な電池用セパレータを
提供することにある。
に案出されたものであり、その目的は耐熱性と共に、優
れた耐溶融炭酸塩性を備えた新規な電池用セパレータを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ステンレス鋼板の表面に、前駆体セラミッ
クスポリマ１００重量部に対し、無機質充填剤が１０〜
３００重量部添加し、これを有機溶媒に溶解又は分散さ
せてなる塗料を塗布し焼き付けてなるセラミックス層を
形成したものである。上記無機質充填剤としては、アル
ミニウム、クロムの金属元素あるいは酸化物からのいず
れか１種又は２種以上の混合物を用いることが好まし
い。
に本発明は、ステンレス鋼板の表面に、前駆体セラミッ
クスポリマ１００重量部に対し、無機質充填剤が１０〜
３００重量部添加し、これを有機溶媒に溶解又は分散さ
せてなる塗料を塗布し焼き付けてなるセラミックス層を
形成したものである。上記無機質充填剤としては、アル
ミニウム、クロムの金属元素あるいは酸化物からのいず
れか１種又は２種以上の混合物を用いることが好まし
い。
【０００７】
【作用】本発明によれば、ステンレス鋼の表面が耐食性
に優れたセラミックス層で覆われるため、耐熱性は勿
論、耐溶融炭酸塩性を大幅に向上させることができる。
に優れたセラミックス層で覆われるため、耐熱性は勿
論、耐溶融炭酸塩性を大幅に向上させることができる。
【０００８】本発明に用いるステンレス鋼板としては、
オーステナイト系ステンレス鋼であり、特に限定はしな
いが、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０４が望
ましい。
オーステナイト系ステンレス鋼であり、特に限定はしな
いが、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０４が望
ましい。
【０００９】前駆体セラミックスポリマとしては、主鎖
がＳｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ等の金属元素からなり、側鎖に
メチル基、水素、フェニル基等の有機基が結合したもの
を用いることができる。例えば、ポリカルボシラン、ポ
リシラザン、ポリチタノカルボシラン、ポリシラスチレ
ン、ポリボロキサン、ポリシラン、ポリカルボランシロ
キサン、ポリアルミノキサン、ボラジン、ポリ窒化アル
ミニウム、ラダー型シリコーン、無機化シリコーンが挙
げられ、これらは一種又は二種以上併用して用いられ
る。
がＳｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ等の金属元素からなり、側鎖に
メチル基、水素、フェニル基等の有機基が結合したもの
を用いることができる。例えば、ポリカルボシラン、ポ
リシラザン、ポリチタノカルボシラン、ポリシラスチレ
ン、ポリボロキサン、ポリシラン、ポリカルボランシロ
キサン、ポリアルミノキサン、ボラジン、ポリ窒化アル
ミニウム、ラダー型シリコーン、無機化シリコーンが挙
げられ、これらは一種又は二種以上併用して用いられ
る。
【００１０】無機質充填剤としては、アルミニウム、ク
ロムの金属元素あるいはこれらの酸化物である酸化アル
ミニウム、酸化クロムが挙げられる。そして、この添加
量は前駆体セラミックスポリマ１００重量部に対し、１
０〜３００重量部であることが望ましい。すなわち、１
０重量部未満ではクラック、剥離の問題が生じ、逆に３
００重量部よりも多く添加すると、電気特性の低下が起
こるからである。
ロムの金属元素あるいはこれらの酸化物である酸化アル
ミニウム、酸化クロムが挙げられる。そして、この添加
量は前駆体セラミックスポリマ１００重量部に対し、１
０〜３００重量部であることが望ましい。すなわち、１
０重量部未満ではクラック、剥離の問題が生じ、逆に３
００重量部よりも多く添加すると、電気特性の低下が起
こるからである。
【００１１】そして、本発明に用いる塗料は、キシレ
ン、トルエンなどの有機溶媒の添加、希釈により粘度調
整が可能であり、その塗布は浸漬法が望ましい。
ン、トルエンなどの有機溶媒の添加、希釈により粘度調
整が可能であり、その塗布は浸漬法が望ましい。
【００１２】本発明に用いる前駆体セラミックスは、高
温焼成を行う熱分解によって形成するのが望ましいが、
化学気相成長（ＣＶＤ）あるいはゾルゲル法によって形
成しても良い。
温焼成を行う熱分解によって形成するのが望ましいが、
化学気相成長（ＣＶＤ）あるいはゾルゲル法によって形
成しても良い。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と併せ、添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１４】（実施例１）先ず、ポリカルボシラン１０
０重量部、アルミニウム１００重量部、キシレン１００
重量部を所定の容器に入れ、ボールミルで分散し、均一
塗料を形成した。次に、図１に示すように厚さ４ｍｍ、
幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍに加工したＳＵＳ３１０板か
らなるステンレス鋼板１をアセトンにより脱脂洗浄した
後、上記塗料中に浸漬してその表面に塗布して乾燥させ
た後、７５０℃／１ｈ、空気中で熱処理し、２０μｍ厚
のセラミックスコーティング層２を形成した試験片を得
た。
０重量部、アルミニウム１００重量部、キシレン１００
重量部を所定の容器に入れ、ボールミルで分散し、均一
塗料を形成した。次に、図１に示すように厚さ４ｍｍ、
幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍに加工したＳＵＳ３１０板か
らなるステンレス鋼板１をアセトンにより脱脂洗浄した
後、上記塗料中に浸漬してその表面に塗布して乾燥させ
た後、７５０℃／１ｈ、空気中で熱処理し、２０μｍ厚
のセラミックスコーティング層２を形成した試験片を得
た。
【００１５】そして、この試験片を溶融炭酸塩（Ｌｉ2
Ｃｏ3 ：Ｋ2 Ｃｏ3 ＝６２：３８、Ａｉｒ：Ｃｏ2 ＝７
０：３０、７００℃加熱）中に、７００℃／３０００ｈ
浸漬した後、取り出し、その外観、腐食性、体積抵抗率
についての評価を行った。尚、これら各評価は以下のよ
うな方法で行った。
Ｃｏ3 ：Ｋ2 Ｃｏ3 ＝６２：３８、Ａｉｒ：Ｃｏ2 ＝７
０：３０、７００℃加熱）中に、７００℃／３０００ｈ
浸漬した後、取り出し、その外観、腐食性、体積抵抗率
についての評価を行った。尚、これら各評価は以下のよ
うな方法で行った。
【００１６】１．外観：光学顕微鏡を用い、セラミック
ス層２のクラック、剥離の有無について観察した。
ス層２のクラック、剥離の有無について観察した。
【００１７】２．腐食性：試験前後の板圧の差の半分、
いわゆる減肉厚さにより評価した。この試験後の板圧と
は腐食試験片断面の腐食層を除いた部分の厚さをいい、
マイクロメータ（１０-3ｍｍまで測定可能）付き光学顕
微鏡を用い測定した。 ３．体積抵抗率：ＪＩＳ−Ｃ３
００５に準拠し、セラミックス層に銀ペースト を用
いて電極を形成し、常温空気中でセラミックス層間に直
流電圧１００Ｖ を１分印加後、抵抗値測定を高絶縁
抵抗計により求めた。
いわゆる減肉厚さにより評価した。この試験後の板圧と
は腐食試験片断面の腐食層を除いた部分の厚さをいい、
マイクロメータ（１０-3ｍｍまで測定可能）付き光学顕
微鏡を用い測定した。 ３．体積抵抗率：ＪＩＳ−Ｃ３
００５に準拠し、セラミックス層に銀ペースト を用
いて電極を形成し、常温空気中でセラミックス層間に直
流電圧１００Ｖ を１分印加後、抵抗値測定を高絶縁
抵抗計により求めた。
【００１８】（実施例２、３）実施例１のアルミニウム
１００重量部を酸化アルニミウム１００重量部に、ポリ
カルボシラン１００重量部をポリアミノキサン１００重
量部にそれぞれ代え、セラミックスコーティング層の厚
さがそれぞれ２３μｍ、２０μｍの試験片を作製し、こ
れら試験片について実施例１と同様な方法で評価を行っ
た。
１００重量部を酸化アルニミウム１００重量部に、ポリ
カルボシラン１００重量部をポリアミノキサン１００重
量部にそれぞれ代え、セラミックスコーティング層の厚
さがそれぞれ２３μｍ、２０μｍの試験片を作製し、こ
れら試験片について実施例１と同様な方法で評価を行っ
た。
【００１９】（実施例４）ポリカルボシラン５０重量
部、ポリアミノキサン５０重量部、アルミニウム５０重
量部、酸化アルミニウム５０重量部、キシレン１００重
量部を所定の容器に入れ、ボールミル分散して均一塗料
とし、実施例１と同様、２２μｍ厚のセラミックコーテ
ィング層を有する試験片を作製し、実施例１と同様な評
価を行った。 （比較例１）実施例１のアルミニウム１００重量部を８
重量部に代え、２２μｍ厚のセラミックコーティング層
を有する試験片を作製し、実施例１と同様な評価を行っ
た。 （比較例２）実施例１で用いたアルミニウム１００重量
部を４００重量部に代え、２３μｍ厚のセラミックコー
ティング層を有する試験片を作製し、実施例１と同様な
評価を行った。
部、ポリアミノキサン５０重量部、アルミニウム５０重
量部、酸化アルミニウム５０重量部、キシレン１００重
量部を所定の容器に入れ、ボールミル分散して均一塗料
とし、実施例１と同様、２２μｍ厚のセラミックコーテ
ィング層を有する試験片を作製し、実施例１と同様な評
価を行った。 （比較例１）実施例１のアルミニウム１００重量部を８
重量部に代え、２２μｍ厚のセラミックコーティング層
を有する試験片を作製し、実施例１と同様な評価を行っ
た。 （比較例２）実施例１で用いたアルミニウム１００重量
部を４００重量部に代え、２３μｍ厚のセラミックコー
ティング層を有する試験片を作製し、実施例１と同様な
評価を行った。
【００２０】（実施例３）セラミック層を設けないＳＵ
Ｓ３１０板（厚さ４ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ）
を試験片とし、実施例１と同様な評価を行った。
Ｓ３１０板（厚さ４ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ）
を試験片とし、実施例１と同様な評価を行った。
【００２１】
【表１】
【００２２】この結果、表１からも明らかなように、本
発明に係る実施例１〜４はいずれも７００℃／３０００
ｈの溶融炭酸塩中の浸漬試験において、クラックや剥離
等の不都合が起こらず、しかも腐食量も０．８〜１．４
μｍと少なかった。さらに体積抵抗率の値も１０12〜１
０14Ω・ｍオーダと良好であり、優れた耐食性を示して
いるのが分かる。
発明に係る実施例１〜４はいずれも７００℃／３０００
ｈの溶融炭酸塩中の浸漬試験において、クラックや剥離
等の不都合が起こらず、しかも腐食量も０．８〜１．４
μｍと少なかった。さらに体積抵抗率の値も１０12〜１
０14Ω・ｍオーダと良好であり、優れた耐食性を示して
いるのが分かる。
【００２３】これに対し、アルミニウムの添加量が本発
明の規定値以下の８重量部である比較例１では、クラッ
クが発生した上に、腐食量も７．８μｍと多く、耐食性
に劣ってしまった。また、逆にアルミニウムの添加量が
多すぎる比較例２では、クラックや剥離は発生せず、ま
た、腐食量も０．９μｍと少なかったが、体積抵抗率が
１０7 Ω・ｍと低下してしまった。セラミック層をコー
ティングしない従来のＳＵＳ３１０板を用いた比較例３
では腐食量が１２μｍと多く、実施例に比較して耐食性
に劣ることが分かる。
明の規定値以下の８重量部である比較例１では、クラッ
クが発生した上に、腐食量も７．８μｍと多く、耐食性
に劣ってしまった。また、逆にアルミニウムの添加量が
多すぎる比較例２では、クラックや剥離は発生せず、ま
た、腐食量も０．９μｍと少なかったが、体積抵抗率が
１０7 Ω・ｍと低下してしまった。セラミック層をコー
ティングしない従来のＳＵＳ３１０板を用いた比較例３
では腐食量が１２μｍと多く、実施例に比較して耐食性
に劣ることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、従来の電
池用セパレータに比較して耐溶融炭酸塩性が大幅に向上
し、しかも安価に製造することができる等といった優れ
た効果を発揮する。
池用セパレータに比較して耐溶融炭酸塩性が大幅に向上
し、しかも安価に製造することができる等といった優れ
た効果を発揮する。
【図１】本発明の一実施例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】 １ ステンレス鋼板 ２ セラミックス層
Claims (2)
- 【請求項１】 ステンレス鋼板の表面に、前駆体セラミ
ックスポリマ１００重量部に対し、無機質充填剤を１０
〜３００重量部添加し、これを有機溶媒に溶解又は分散
させてなる塗料を塗布し焼き付けてなるセラミックス層
を形成したことを特徴とする電池用セパレータ。 - 【請求項２】 上記無機質充填剤が、アルミニウム、ク
ロムの金属元素あるいは酸化物からのいずれか１種又は
２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１記載
の電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027979A JPH08222236A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027979A JPH08222236A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222236A true JPH08222236A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12235984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7027979A Pending JPH08222236A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08222236A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544516B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2006-01-24 | 주식회사 엘지화학 | 다공성 고분자막을 갖는 격리막 구조물 및 분산매 분산형무기화합물에 의한 다공성 고분자 막의 제조 방법 |
| CN115538175A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-12-30 | 浙江葆润应用材料有限公司 | 一种电池用阻燃隔热防火材料 |
| CN115595578A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司（Cn） | 一种用于熔融碳酸盐电解体系的电解槽材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP7027979A patent/JPH08222236A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544516B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2006-01-24 | 주식회사 엘지화학 | 다공성 고분자막을 갖는 격리막 구조물 및 분산매 분산형무기화합물에 의한 다공성 고분자 막의 제조 방법 |
| CN115538175A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-12-30 | 浙江葆润应用材料有限公司 | 一种电池用阻燃隔热防火材料 |
| CN115538175B (zh) * | 2022-10-18 | 2024-02-02 | 浙江葆润应用材料有限公司 | 一种电池用阻燃隔热防火材料 |
| CN115595578A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司（Cn） | 一种用于熔融碳酸盐电解体系的电解槽材料及其制备方法 |
| CN115595578B (zh) * | 2022-10-27 | 2024-06-25 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司 | 一种用于熔融碳酸盐电解体系的电解槽材料及其制备方法 |
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